国立大学法人東海国立大学機構 黑料网大学院理学研究科の伊藤 英人 准教授、黑料网トランスフォーマティブ生命分子研究所（WPI-ITbM※）の伊丹 健一郎 教授、山田 圭悟 博士後期課程学生らは、効率的かつ迅速な「パラジウム触媒を用いた含七员环ナノカーボンの合成法」の开発に成功しました。
グラフェンなどの六员环（ベンゼン）骨格の炭素材料では、非六员环（五?七?八员环）に起因した非六员环ナノカーボンが存在し、さまざまな物理的性质を示すことが知られていますが、「含七员环ナノカーボン」の効率的な合成法が限られていました。
本研究では、パラジウム触媒を用いた炭素－水素结合活性化反応を伴うカップリング反応注2）により、含七员环ナノカーボンの効率的な新规合成法を実现しました。この方法では、ブロモ基をもつ芳香环连结分子を原料として、様々な骨格をもつ幅広い含七员环ナノカーボンのみならず、ヘテロ原子注3）を含む多环芳香族炭化水素を良好な収率で得ることに成功しました。また、ロジウム触媒およびパラジウム触媒を组み合わせた逐次的な反応によって、入手容易な原料から各々２つの六员环と七员环を一挙に构筑でき、これまでにない复雑な骨格をもつナノカーボンの合成も可能となりました。量子化学计算によって详细な触媒反応机构が明らかとなり、七员环合成法の有用性が确认されました。さらに、合成された含七员环ナノカーボンは、湾曲した骨格により幅広い有机溶媒への高い溶解性を示すと同时に、固体凝集状态で强まる発光特性などのユニークな性质を有していることが分かりました。このような特性は构造有机化学、および有机贰尝材料や分子デバイスなどの材料科学の分野への応用が期待されます。
本研究は広范な含七员环ナノカーボンの合成の新しい指针となることが予想され、また合成した分子骨格としても新たな机能性分子としての応用展开が期待されます。
本研究成果は、2023年11月16日付ドイツ化学会誌「Angewandte Chemie International Edition」のオンライン速報版に掲載されました。
?パラジウム触媒を用いた炭素－水素结合活性化により高効率で七员环骨格を构筑
?様々な含七員環ナノカーボンやヘテロ多环芳香族炭化水素注1）の合成が可能
?入手容易な出発物质から一つのフラスコで一挙に复数环构筑が可能
?量子化学计算による反応机构の解明
?湾曲した七员环骨格による高い溶解性、凝集状态での発光特性の発现
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注1）多环芳香族炭化水素：
ベンゼンやナフタレンよりも多くの芳香環をもつ芳香族炭化水素の総称であり、比較的小さな分子にはアントラセン、フェナントレン、ピレン 、ペリレン、コロネンなどの慣用名がある。英語略称名でPAHとも呼ばれる。
注2）カップリング反応：
パラジウム触媒などを用い、芳香族化合物同士を结合させる反応。铃木?根岸?贬别肠办らに与えられた2010年のノーベル化学赏の対象反応としても有名であり、1970年代から主に日本で盛んに研究されてきた。
注3）ヘテロ原子：
一般的にヘテロ原子は炭素や水素以外の原子を指す。特に有机化学の分野では惯用的に炭素と水素を除く非金属原子がヘテロ原子と呼ばれている。例えば酸素(翱)、窒素(狈)、硫黄(厂)、リン(笔)などがヘテロ原子に该当する。
雑誌名：ドイツ科学誌「Angewandte Chemie International Edition」
論文タイトル：“Synthesis of Heptagon-Containing Polyarenes by Catalytic C-H Activation”
着者：山田 圭悟、Iain A. Stepek、松岡 和、伊藤 英人＊、伊丹 健一郎＊（＊は责任着者、下线は本学関係者）
DOI: 10.1002/anie.202311770
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※【奥笔滨-滨罢产惭について】（）
黑料网トランスフォーマティブ生命分子研究所（滨罢产惭）は、2012年に文部科学省の世界トップレベル研究拠点プログラム（奥笔滨）の1つとして採択されました。
滨罢产惭では、精緻にデザインされた机能をもつ分子（化合物）を用いて、これまで明らかにされていなかった生命机能の解明を目指すと共に、化学者と生物学者が隣り合わせになって融合研究をおこなうミックス?ラボ、ミックス?オフィスで化学と生物学の融合领域研究を展开しています。「ミックス」をキーワードに、人々の思考、生活、行动を剧的に変えるトランスフォーマティブ分子の発见と开発をおこない、社会が直面する环境问题、食料问题、医疗技术の発展といったさまざまな课题に取り组んでいます。これまで10年间の取り组みが高く评価され、世界トップレベルの极めて高い研究水準と优れた研究环境にある研究拠点「奥笔滨アカデミー」のメンバーに认定されました。
